Záhada s drátovou anténou a kryštálkou

[robos]

Tak som strávil tri dni experimentovaním okolo antén, kryštálok, zosilňovačov atď. A ako to už býva, neúspech striedal úspech a polovicu toho, čo som mal v pláne, som nestihol Napríklad k NF transformátorom som sa zatiaľ nedostal. Hlavne som ale chcel vymeniť ten koaxiálny zvod zo strešnej antény za drát a porovnať intenzitu signálu a kapacitu antény.

Intenzitu som meral takto:
- anténa pripojená cez 100 pF na horný koniec rezonančného obvodu (bez odbočky)
- vyladiť Solt
- odpojiť sluchátka (aby rez. obvod dával vyššie napätie)
- za diódou zmerať vyfiltrované napätie nosnej

Kapacitu antény som meral takto:
- anténa pripojená priamo na horny koniec rez. obvodu (bez väzobnej kapacity) - vplyvom jej veľkej kapacity sa pri maximálnej kapacite ladiaceho kond. (380 pF) objaví NDB OKR
- doladil som NDB OKR pomocou prídavných kondenzátorov Cp. Z celkovej kapacity a známej indunčnosti cievky (260 uH) som vypočítal celkovú kapacitu a odpočítal 380 pF, Cp a montázne kapacity 20 pF

Výsledky:
1. strešná anténa s koax. zvodom, tienenie nepripojené: 13 mV, 240 pF
2. to isté, ale tienenie koaxu spojené s jeho žilou: 10 mV, 230 pF
3. žila koaxu odpojená, ako anténa pripojené jeho tienenie: 8 mV, 240 pF (podstate je anténa naviazaná cez vnútornú kapacitu koaxu na jeho tienenie, pripojené na rez. obvod)
4. koax. zvod odpojený od horizontálnej časti antény, čiže meranie iba na vertikálnom zvode - ako anténa opäť tienenie koaxu: cca 1 mV, 120 pF
-----------------------------------------------------------------
Výmena koaxu za elektroinštalačný drát 1,5 mm2
-----------------------------------------------------------------
5. meranie iba na vertikálnom dráte, bez pripojenia horiz. antény: cca 1 mV, 50 pF
6. konečne pripojenie vertikálneho drátu opäť k horiz. anténe: 15 mV, 170 pF

Porovnanie strešnej antény s koax. zvodom vs. s drátovym zvodom je 1 a 6. Výmenou koaxu za drátový zvod sa zmenšila kapacita antény z 240 pF na 170 pF. Signál na intenzite nestúpol, ani neklesol. Celé to meranie bolo robené v priebehu asi troch hodín a intenzita signálu počas dňa mierne kolíše. Takže zhruba to hodnotím, ako rovnaké intenzity medzi 1 a 6.
Porovnaním kapacity antény z pripojenou horiz. časťou s kapacitou iba zvodu vyplýva, že tá horizontálna 15 m dlhá časť pod strechou pridáva as 120 pF. Kapacita samotného drátového zvodu je asi 50 pF.

Zaujímavý poznatok je, že zvod samotný dáva veľmi slabý signál a bez použitia zosilňovača je takmer nepočuteľný. On ten zvod ide vlastne šikmo a je celkovo vysoký asi iba 4 m. Signál získava hlavne horizontálna čast antény.

Po zotmení som sa vrátil k záhade zmiznutého Solt-u pri pripojení izbovej antény. Dám to do ďaľšieho príspevku.

[robos]

Takže som zistil, že čisto vertikálny zvod nedáva takmer žiadny signál, ktorý by sa dal zachytiť priamo na sluchátka bez zosilňovača. Cez deň, keď lampy nerušili, som zachytil Solt na izbovú anténu (ako veľmi slabučký signál aj priamo na kryštálku). Dávam do prílohy nákres strešnej a izbovej antény.
Myslel som, že tie stanice, ktoré počujem na izbovú anténu, boli možno KV stanice, ktoré do krýštálky niekedy preniknú úplne bez problémov cez zem.

Ale mýlil som sa. Po zotnemní som najprv porovnal intenzitu Solt-u s SV stanicami >1MHz (pomocou strešnej antény). Síce to mám zarušené tými lampami, ale stanice počuť jasne. Niektoré počuť veľmi silne, hlavne maďarské Danko, Romania a hlavne Rosija, ale na strešnú anténu je jednoznačne najsilnejší Solt na 540 kHz.

Po pripojení izbovej anténu bolo jasne počuť (cez NF zosilňovač) Romaniu, Rosiju, ale po Solt-e ani stopy...

Je to nepochopiteľné. Musím prísť na príčinu, ale už neviem, v čom to môže byť. Izbová anténa je z rovnakého materiálu - meď 1,5 mm2. Dáva síce slabý signál, ale stanice >1MHz tam aspoň v nejakej intenzite sú. Ešte ma napadá použiť cievku s väčšou indukčnosťou. Keď je veľká kapacita, tak myslím, že klesá Q obvodu. Skutočne pri ladení otočným kondenzátorom smerom dolu klesa hlasitosť toho spojitého rušenia od lámp (aspoň na niečo je ten hluk dobrý). Ale prečo to nevadí strešnej anténe? Iná impedancia? Tá izbová má tretinové rozmery, ale predsa je dosť veľká. Naozaj neviem.

Aby som vylúčil vplyv rozdielnej impedancie antén, pripojil som obe antény cez aperiodický VF zos., čiže nie priamo na rez. obvod kryštálky. Vlastne som si postavil prijímač podľa schémy v prílohe. Výsledok ten istý. Na izbovú anténu tam boli stanice >1MHz, najsilnejší Solt tam nebol ani v stopových prvkoch. Je to čertovina. Budem rád, keď na to prídem, len už mi došli nápady.

[Crifodo]

Palec nahoru za vytrvalost, obzvlášť v něčem tak "antimainstreamovém" jako příjem na AM. Podle těch výsledků je zřejmých několik věcí:
jednak, že kapacita svodu antény není až tak podstatná pro výsledky,
druhak, že v uvedených intenzitách signálu se detektor pohybuje už v nevýhodné části charakteristiky a asi by pomohlo ss předpětí na diody.
Při tom měření kapacity na obvodu v rezonanci se pravděpodobně uplatní i ss napětí na diodě a tudíž kapacita diody.
Při manévrech s krystalovým přijímačem je žádoucí dosáhnout optimální výkonové přizpůsobení, jednak na straně antény, jednak na straně detektoru. U antény půjde o stovky ohmů, u detektoru podle jakosti LC až o desítky kΩ. K tomu byly praktické vzduchové cívky o velkém průměru tlustším drátem, s dvěma běžci, jeden u spodního konce pro anténu a druhý nad ním pro detektor. Podobně jako ve vyobrazení krystalky v "Šolimovi". Vzduchová cívka vychází větším počtem závitů (jemnější regulace), tlustší drát je praktičtější pro provedení sběrače, aby nezkratoval sousední závity nakrátko. Dalo by se vinout dvěma dráty a pak jeden odvinout, vzniklé vinutí s mezerou o síle vodiče má menší vlastní kapacitu.
Pro měření na LC bych pokládal za užitečnější měřit impedanci antény (má i reálnou složku podle výšky nad zemí). Při měření detekovaného napětí zařadit do antény trimr a měřit jeho hodnotu, kdy je signál zeslabený na polovinu= odpor trimru se rovná impedanci antény zatížené LC obvodem.

[Hill]

Taky chválím ten vytrvalý tah na branku, jaký se dnes málokde nosí.

Samozřejmě, že vodorovná část antény má význam: především v tom, že snižuje impedanci antény, tedy jakoby vnitřní odpor (ona anténa nemá jen kapacitní složku, má i induktivní a reálnou, které se dají pro každý kmitočet přepočítat na impedanci v sérii s ideálním zdrojem napětí, nebo paralelně k ideálnímu zdroji proudu, pokaždé vyjdou ty ekvivalentní obvody s jinými hodnotami prvků).
Anténa musí energeticky "uživit" přijímač, takže zvětšením její kapacity vodorovným kapacitním nástavkem (i když ten toho přijímá nejméně) klesne úbytek napětí na vnitřní impedanci antény a na přijímač zbude víc.
Ale může se teoreticky stát, že impedance antény vytvoří s reaktancemi laděného obvodu odlaďovač (jestli se s tím někdo chcete počítat, prosím, ale je to docela šílenost, protože to bez správně naměřených RLC parametrů antény nejde dát dohromady). Nebo "posune stupnici", jak píšu dále.

Otázka do pranice: co se stane, když připojíš anténu přes kapacitu 22 pF až 150 pF přímo do odbočky cívky laděného obvodu, tedy přímo k diodě?
Počítej ale s tím, že se ti vysílač Solt odstěhuje, že ho ani úplně zavřeným ladičákem nenaladíš, možná zmizí "až za roh", a budeš ho muset dostat do rozsahu ladění nějakou přidanou kapacitou paralelně k ladicímu kondenzátoru nebo zvětšením indukčnosti.
Ostatně totéž se ti mohlo stát tím, žes k laděnému obvodu připojil anténu s menší kapacitou, která by se přičetla ke kapacitě otočného kondenzátoru, a stupnice ti začínala až na nějakých 570 kHz. Aneb - vysílač Solt se ocitl vyautovaný mimo stupnici.

Ještě k tomu schémátku s tím aperiodickým zesilovačem: jak jsou tam kreslené tři možnosti vazby na laděný obvod, můžeš to zkusit přímo s anténou, bez zesilovače. Ten "horní" kondenzátor připojený přímo na odbočku k detektoru, popisuji výše.

[Crifodo]

robos snad někde tvrdil, že rozsah ladění ověřoval pomocným oscilátorem a la kmitočet Soltu.
Ten aperiodický předzesilovač budiž, ale ten detektor za ním, když už na laděný obvod, by možná mohl mít o dost větší pracovní odpor/menší zatížení laděného obvodu.

[Hill]

Jo, to máš pravdu, zdvojovač se na vstupu projevuje jako zátěž o asi třikrát menším odporu, než je zatěžovací odpor detektoru. Klidně by mu slušel jako zátěž odpor nejméně o řád větší, když už to neživí sluchátka s konečným odporem. A kapacita přiměřeně menší, například pro odpor 33k tam je vhodný kondenzátor 1 nF, ten pro 540 kHz představuje reaktanci pod 300 Ω, což úplně stačí k filtraci zbytků nosné 540 kHz.
Pro sluchátka 4000 Ω stačí jednocestný detektor bez oddělení od odbočky cívky kondíkem (nesmí se přerušit cesta stejnosměrného proudu) a filtrační kapacita vyhoví kapacita až 6n8.

[robos]

Neviem, kde začať Musím to dať do viacerých príspevkov.

Čo sa týka toho príjímača, nemal som to presne podľa schémy - mal som tam jednoduchý detektor, nie zdvojovač. Na konci som mal KC507. VF zos som mal presne podľa schémy. Dávam do prílohy fotku pre lepšiu predstavu, nech to nie je len o písani.

Výskúšal som 3 podobné aperiodické zosilňovače, predradené pred kryštálku. Dávam ich do prílohy, sú to podľa knihy Tranzistorové prijímače (Hyan, 156NU70), AR67/12, s. 362 (Šolc, OC170) a tretí podľa príručky Svazarmu (KF508). Rozdiel medzi prvým a druhým germániovým zapojením je vo výrazne rozdielnom odpore v kolektore. Tretí sa odlišuje použitím "výkonného" tranzistora.

Predradil som ich pred kryštálu a subjektívne posudzoval účinok. Ten veľmi závisí od naviazania na kryštálku.

Všeobecne v mojom prípade platí, že keď pripojím anténu alebo výstup z toho aperiodického VF zos. na primárne vinutie rezonančného obvodu kryštálky (alebo na odbočku cievky), tak si celý SV rozsah "zaplevelím" KV stanicami. Ak sú podmienky na šírenie KV, tak tam proste tie stanice budú roztiahnuté v celom rozsahu ladenia. Preto mi vyhovuje naviazanie VF zos. cez kondenzátor 100p priamo na rez. obvod. A tam rozhoduje tá kapacita o tom, či vôbec ten zosilňovač nakoniec pridá nejaké zosilnenie. A tiež záleží, cez aký C pripojím anténu priamo na kryštálku - či to bude 56 pF alebo 100 pF. Keď kryštálku napájam cez 56 pF z antény, tak dáva slabší signál a potom je jasné, že zosilňovač dáva silnejší signál, keď ho naviažem menšou kapacitou.. Takže je to relatívne.

U tých germániových typov bolo najlepšie zosilnenie asi 2. Ale keď to človek blbo naviaže, môže to by <1.
Ten kremíkový typ sa rozkmital pri väzbovom C = 1 nF na primárne vinutie LC obvodu. Pomohla zmena na 150p, ale boli v tom tie KV stanice. Tiež sa musí naviazať keramikou na LC. Ale s kremíkom to nakoniec malo veľké zosilnenie, odhadujem viac ako 3.

Najlepší výsledok som dosiahol pripojením VF zos. cez malú kapacitu na odbočku, kde je dióda. Takže Hill, mal si dobré tušenie

Pre väčšie zosilnenie by asi mal byť veľky kolektorový prúd, preto väčšinou odpory 820 - 1k. I.Šolc použil 15k, pretože viaže výstup priamo na LC obvod oscilátora bez odbočky, cez malú kapacitu 30 pF. Pre stabilitu oscilátora to nie je dobré, nehovoriac o tom, že je paralelne k LC pripojený malý vstupný odpor T2. Asi to chcel uľahčiť deckám, aby sa nemuseli trápiť s výrobou odbočiek na cievkach. A keby to aj malo zosilnenie 1, tak to aspoň oddelí anténu.

[robos]

Kryštálky so zdvojovačom a s predpätím som skúšal minule. Čakal som od toho viac. Hill má pravdu v tom, že záleží na odpore detektora, ktorý sa pripojí na LC. Keď je odpor malý, tak je jedno, že to zdvojuje. Tak si to aspoň vysvetľujem ja.

Skúsill som podľa Škodu - S tranzistorem a baterií a hneď som si všimol, že napájací rezistor má hodnotu len 470R. Síce tam je trimer 1M, ale záleží v akej je polohe. V mojom prípade, ak zdvojovač nejako pracoval, tak úplne pri spodnom doraze. Ale to môže dať kľudne aj 10k. Hyan použil vo svojej knihe odpor 15k a trimer 68k. Ale v RK65/1 používa Hyan tiež 560 R. Takže asi je to jedno.

Výsledky. Zdvojovač bez predpätia:
Pre slabú stanicu NDB OKR zdvojovač trochu pomohol. Mal som to bez zosilňovača, takže hodnotiť to bolo ťažké. Nič zosilnené 2x je zase nič. Ale určite to trochu zvýšilo úroveň.
Pre silnú stanicu Solt to nefungovalo vôbec (subjektívne, možno pri veľkej hlasitosti sa to sluchom horšie hodnotí).

Predpätie:
Pre slabú stanicu nefungovalo. Pre Solt došlo k zoslabeniu a musel som zvýšiť ten napájací odpor až z 15k až na 100k. Potom predpätie trochu zvýšilo úroveň signálu pri napätí 70 mV (diódy sú v sérii, takže asi 35 mV pre každú.)

A to isté som zistil o filtračnom kondenzátore 1-5nF, paralelne k slúchadlám. Pri silnej stanici žiadny rozdiel s/bez kondenzátora. Pri slabej stanici to trochu pridalo, asi ako ten zdvojovač.

Tieto skúsenosti môžu byť individuálne. Môže záležať od diód (záverný prúd), do typu antény atď

[robos]

K tomu byly praktické vzduchové cívky o velkém průměru tlustším drátem s dvěma běžci

Tak presne túto kryštálku som chcel vyrobiť už v detstve Zatiaľ nič, ale možno sa do toho pustím. Čisto pre radosť.
Vďaka za ten tip na meranie reálnej komponenty antény. To zmeriam hneď pri prvej príležitosti.

Čo sa týka miznutia signálu Solt-u, som z tých pokusov už mierne otrávený. Zožerie to veľa času bez úspechu a bez logiky veci. Ale nedá mi to spať, takže tým budem tráviť čas aj ďalej. Urobil som všetko, čo sa dalo. Porovnal som silu signálu jednotlivých SV staníc. Myslel som si, že možno vďaka podmienkam po zotmení dajú tie stanice >1MHz väčšiu intenzitu na anténe a Solt sa stratí v rachote od pouličných lámp. Ale nie je to pravda. Paralelný kondenzátor k LC som samozrejme pridával. Takže neviem, čo ďalej. Skúsim väčšiu indukčnosť.

Pre zujímavosť som skúsil aj cievku na DV - pokus o zachytenie Jedynky. To sa mi zatiaľ nepodarilo, ale zistil som, že na 100 kHz je "brutálny" rachot, asi od tých lámp. Proste heavy metal krížený s guľometom. Keď bude čas nafotím lampy. V susednej dedine majú iné, bez rušenia.

[Hill]

...Keď je odpor malý, tak je jedno, že to zdvojuje. Tak si to aspoň vysvetľujem ja....
...Predpätie:
Pre slabú stanicu nefungovalo. Pre Solt došlo k zoslabeniu a musel som zvýšiť ten napájací odpor až z 15k až na 100k. Potom predpätie trochu zvýšilo úroveň signálu pri napätí 70 mV (diódy sú v sérii, takže asi 35 mV pre každú.)

A to isté som zistil o filtračnom kondenzátore 1-5nF, paralelne k slúchadlám. Pri silnej stanici žiadny rozdiel s/bez kondenzátora. Pri slabej stanici to trochu pridalo, asi ako ten zdvojovač.
Tieto skúsenosti môžu byť individuálne. Môže záležať od diód (záverný prúd), do typu antény atď

Malý odpor na výstupu zdvojovače se projeví na jeho vstupu, jako třikrát menší, tedy daleko víc zatlumí rezonanční obvod. Nakmitané napětí klesne a dvakrát málo je pořád málo.
Pokud jde o filtrační kondenzátor, jeho kapacita se volí co největší, aby co nejlépe odfiltroval zbytky nosné, ale současně co nejmenší, aby neomezoval přenos vyšších zvukových kmitočtů, kterých se už tak vysílá málo. V praxi vyhoví, když kondenzátor se zatěžovacím odporem vytvoří RC článek s časovou konstantou τ = R*C [s; Ω, F] ≤ 25 µs (a pod 10 µs už je to zbytečné).

To posunutí pracovního bodu diod do vhodnějšího bodu charakteristiky je trochu ošidná záležitost: ten filtrační kondenzátor se silnějším signálem nabije víc a zase ty diody (nebo diodu) zavírá. Navíc je rozptyl parametrů diod dost velký, takže musíš odpory děliče volit tak, abys měl možnost ten nejvhodnější pracovní bod najít.
Když detektor otevřeš předpětím moc, můžeš diodu dostat do lineárnější části charakteristiky, kde účinnost strmě klesne, a pak detektor daleko víc zatlumí rezonanční obvod, takže nejen, že ztratí selektivitu, ale hlavně - nakmitá se na něm daleko menší vf napětí.

[LADER]

A co použít jako demodulátor AM detektor třídy D (Amatérská radiotechnika a elektronika - 3 díl, strana 49). Má velmi vysoký odpor, nezatěžuje laděný obvod (vysoká selektivita), nízké zkreslení, schopnost lineárně zpracovat i velmi slabé signály. Má zesílení 1. Nemusí se dávat na odbočku - to znamená vyšší výstupní napětí...

[Crifodo]

Tak presne túto kryštálku som chcel vyrobiť už v detstve

není to nic materiálově ani technologicky nemožného, ačkoliv v dětském věku bych to asi nezvládal.
Ty zdvojovače řešily honbu za maximální hlasitostí v dobách kdy byly místní stanice o stovkách kW za bukem, dneksa to jaksi nemá opodstatnění.
Pokud jde o předpětí na diodě, je zřejmé že jednak vyžaduje individuální nastavení, jednak ztrácí význam v lineární otevřené části charakteristiky. Přínos by to mělo mít pro slabé signály v počáteční části charakteristiky, kdy jsou proudy v propustném směru blízké prosakování v závěrném, tedy "zatěžuju obvod tam i zpátky ale nic z toho nemáš". Ostatně u germaniových GA20x se rozlišovala vhodnost pro malé závěrné proudy, pro vyšší napětí, pro vyšší frekvence, pro shodnost charakteristik...
To je zrovna oblast, kde se dá měřit i s náhradním zdrojem signálu.
Prosakování KV stanic do příjmu: to je důsledek krátké charakteristiky zesilovače a usměrňování na p-n přechodu, obecně jsou třeba větší proudy tranzistoru i desítky mA a výběr vhodného tranzistoru podle IM3, a hlavně tedy na vstupu preselektor. KV signály umí být značně silné podle stavu ionosféry a navíc tu anténa už není nedůstojně krátká jako pro SV pásmo, ale naopak může výborně ladit díky příhodné délce a výšce nad terénem.
Co se toho mizení Soltu týče, co zkusit nějakou přechodovou anténu, kratší než tu LW ale delší než pokojovou. Nebo na jiném místě. je možné že signál tam má zrovna nějaké minimum.

[ok1hga]

co zkusit nějakou přechodovou anténu, kratší než tu LW ale delší než pokojovou. Nebo na jiném místě. je možné že signál tam má zrovna nějaké minimum.

jestli jsou problémy s délkou antény, tak bych zkusil od místa připojení svodu přidat další vodiče a tak zvětšit kapacitu antény a vlastně ji kapacitně "prodloužit" . . .
. . . využít principu kapacitního klobouku.

[robos]

Malý odpor na výstupu zdvojovače se projeví na jeho vstupu, jako třikrát menší, tedy daleko víc zatlumí rezonanční obvod. Nakmitané napětí klesne a dvakrát málo je pořád málo.

Vďaka. Stojí to za úvahu a za analýzu. Asi sa k tomu zdvojovaču vrátim a skúsim niečo z toho overiť .
Ideálne by som chcel mať presne zmerané prvky - LC obvod, kvalitu, diódy v priamom/závernom smere a pokúsiť sa rozlúsknuť tieto vzájomné závislosti pomocou generátora. Lenže to si vyžaduje laboratórnu techniku.

Napadá ma jeden experiment. Vyrobiť cievku s odbočkami povedzme na každom treťom závite, pokúsiť sa vybrať podobné diódy a zvlášť nájsť ideálne prispôsobenie pre jednoduchý detektor a pre zdvojovač. Potom by sa možno dal posúdiť účinok zdvojovacieho detektora. Ideálne by ešte bolo to za detektorom zosilniť a merať NF milivoltmetrom.

(to zas naráža na iný problém. Tá cievka by mala byť navinutá VF lankom. Zatiaľ sa mi nepodarilo lanko úspešne pocínovať. Čítal som asi 10 článkov o tom, aké je to jednoduché )

Když detektor otevřeš předpětím moc, můžeš diodu dostat do lineárnější části charakteristiky.

To som pozoroval zdvojovač trochu pomohol pri predätí 70 mV a to bolo na úplnom začiatku trimra. Hneď za týmto bodom na zvyšku dráhy už intezita klesala.

[Eleman]

Tá cievka by mala byť navinutá VF lankom. Zatiaľ sa mi nepodarilo lanko úspešne pocínovať. Čítal som asi 10 článkov o tom, aké je to jednoduché

Vf lanko se dá snadno pocínovat na novoduru, ideálně na tom oranžovém (stačí kousek velmi staré odpadní trubky, nebo staré fotografické misky, byl i v deskovém provedení). Pak existují i agresivnější přípravky - pájecí kapaliny na smaltovaný drát, nebo tableta acylpyrinu.